適用于擴大內(nèi)橋接線備自投裝置的測試模型設(shè)計

張 煒

（國網(wǎng)浙江紹興供電公司，浙江 紹興 312000）

0 引言

隨著城市化進程的提高，城區(qū)電力負荷日益增加，電能質(zhì)量和可靠性要求越來越高?！皟删€三變擴大內(nèi)橋”接線方式因具備可靠、靈活、經(jīng)濟等優(yōu)點，在城區(qū)110 kV 擴容改造變電站和110 kV 新建變電站工程中均得到了推廣應(yīng)用[1-4]。擴大內(nèi)橋接線的變電站中安裝擴大內(nèi)橋備自投裝置可實現(xiàn)各電壓等級的備用電源自動投入功能，以及備自投動作后的過負荷減載功能，大大提高供電可靠性[5-9]。

擴大內(nèi)橋備自投裝置實際運行過程中，需要接入8 路電壓、8 路電流，輸入 12 路開關(guān)量，輸出 11 路開關(guān)量，接線工作復(fù)雜，故障工況下，需要保護裝置的配合聯(lián)動。傳統(tǒng)的備自投裝置開發(fā)調(diào)試環(huán)節(jié)，多采繼電保護測試儀對保護邏輯進行逐一驗證，而進行整機裝置的系統(tǒng)測試時，難度系數(shù)極大。采用電力系統(tǒng)實時仿真的技術(shù)手段可以確保多組模擬量、開關(guān)量的同步輸出，也可以便捷地模擬擴大內(nèi)橋接線方式的電網(wǎng)系統(tǒng)運行工況，還可以實現(xiàn)復(fù)雜工況的組合模擬，為備自投裝置提供更加完善的考核試驗環(huán)境。

仿真模型的建設(shè)是備自投裝置實時仿真環(huán)境建設(shè)的核心工作。從一次系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計、故障點及故障類型設(shè)計、虛擬保護配合等方面觸發(fā)，進行了適用于擴大內(nèi)橋備自投裝置的測試模型設(shè)計，為備自投裝置整機測試試驗平臺建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

1 模型設(shè)計

國家電網(wǎng)公司發(fā)布的文件Q/GDW 10766-2015《10 kV～110（66）kV線路保護及輔助裝置標準化設(shè)計規(guī)范》中，明確了常規(guī)采樣和常規(guī)輸出模式下的擴大內(nèi)橋接線備自投裝置的模擬量采集通道、開關(guān)量采集通道、開關(guān)量輸出通道及所適用的局部簡易主接線圖。而文件中所體現(xiàn)的簡易主接線圖不具備試驗應(yīng)用條件。以文件所述的“兩線三變擴大內(nèi)橋”接線方式為基礎(chǔ)，設(shè)計了擴大內(nèi)橋接線方式的仿真測試模型，如圖1所示。

圖1 擴大內(nèi)橋接線方式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

其中，S1、S2分別為電源1和電源2，1DL、2DL分別為進線1 斷路器和進線2斷路器，5DL、6DL 分別為進線1 電源側(cè)斷路器和進線2 電源側(cè)斷路器，3DL、4DL 分別為橋 1 斷路器和橋 2 斷路器。UL1、UL2、U1ABC、U2ABC 分別為進線 1 抽取電壓、進線 2 抽取電壓、I 母三相電壓、II 母三相電壓；I1、I2、I3、I4 分別為進線 1 電流、進線 2 電流、橋 1 電流、橋 2 電流。K1、K2、K3、K4、K5分別為進線1故障點、進線2故障點、1號主變故障點、2號主變故障點、3號主變故障點。

故障觸發(fā)模塊實現(xiàn)K1～K5 故障點的故障模擬，故障類型可調(diào)，故障時間可控。虛擬保護模塊實現(xiàn)進線線路保護及主變變壓器保護功能，區(qū)內(nèi)發(fā)生故障后正確跳閘隔離故障。斷路器控制模塊實現(xiàn)系統(tǒng)中各個斷路器的操作功能，如手動合閘、手動跳閘、保護合閘、保護跳閘等。輸入輸出模塊負責仿真系統(tǒng)電壓量、電流量及開關(guān)量的輸出和備自投裝置動作信號的輸入。

2 通道接口

仿真系統(tǒng)向擴大內(nèi)橋備自投輸出系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)電流，如表1 所示；向備自投裝置提供開關(guān)量，如表2所示；采集備自投裝置是開出信號，如表3所示。

表1 模擬量通道輸出

表2 開關(guān)量通道輸出

表3 開量通道輸入

3 仿真算例

為驗證所設(shè)計的仿真測試模型的有效性，在RTDS 實時仿真平臺搭建測試模型，配合功率放大器設(shè)備完成擴大內(nèi)橋接線備自投裝置整機功能測試環(huán)境的建設(shè)，并設(shè)計仿真算例，進行備自投裝置邏輯功能的考核驗證。表4所示為仿真模型的線路參數(shù)。

表4 線路模型參數(shù)

以備自投裝置方式1（1 號進線運行，2 號進線備用）運行模式下，模擬1 號主變發(fā)生故障，且1 號主變虛擬保護跳閘，隔離故障1 號變壓器，考核備自投裝置的動作邏輯是否正確。試驗錄波記錄測試過程中模擬量、開關(guān)量的動態(tài)變化，并分析試驗錄波，確認模型運行符合系統(tǒng)故障工況的模擬。圖2 為模擬量錄波、圖3為開關(guān)量錄波。

模擬1 號主變區(qū)內(nèi)K3 點發(fā)生三相短路故障，如圖3 所示，F(xiàn)LT1 為故障標志位。t=0 s 時刻故障開始，內(nèi)橋母線電壓降低，進線1 電流增大，約200 ms 主變動作，故障區(qū)間隔離，內(nèi)橋母線失壓。備自投裝置實時監(jiān)測系統(tǒng)運行情況，滿足動作邏輯條件后，備自投動作，備用電源2投入運行，非故障主變恢復(fù)供電。

圖3 開關(guān)量錄波

分析波形圖3 可知，故障發(fā)生后，備自投裝置接收到1 號主變動作信號（TZSig_T1），檢測到橋1 斷路器跳位有效（TW_Q1）、進線1 斷路器（TW_S1）跳閘，且進線2 電壓有壓，滿足備自投動作邏輯。經(jīng)延時定值后，跳橋1斷路器，橋1斷路器跳閘后，經(jīng)延時，合閘電源2進線斷路器，2號主變、3號主變恢復(fù)供電，備自投動作完成。

4 結(jié)語

基于電力系統(tǒng)實時仿真平臺，搭建了適用于擴大內(nèi)橋接線方式備自投裝置的整機測試仿真模型，實現(xiàn)了備自投裝置模擬量、開關(guān)量的同步采集，結(jié)合虛擬保護邏輯，完成了擴大內(nèi)橋接線系統(tǒng)的簡單故障模擬及保護動作配合，為備自投裝置整機測試提供了友好的測試環(huán)境。仿真算例表明，測試模型有效可行，對備自投裝置的開發(fā)、調(diào)試、測試環(huán)節(jié)，有一定的參考價值。